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【失效分析】汽车摆臂断裂分析

10月,29,2024 | 浏览次数：4814


       01.测试背景

       客户汽车摆臂设计使用寿命10万公里，行驶4万公里后发生断裂失效，针对客户送检断裂摆臂样品进行测试分析，以期找出失效原因。

       摆臂材质为SPFH540钢，表面经过电泳处理。摆臂断后于空气放置一段时间，断口锈蚀磨损较严重。


       02.实验方案


分析流程

测试项目

测试设备

断口表面形貌观察

宏观形貌观察

3D显微镜

微观形貌观察

扫描电子显微镜（SEM）

切片观察及成分分析

截面切片观察及

成分分析

金相显微镜、扫描电子显微

镜（SEM）+能谱仪（EDS）

材质分析

化学成分分析

火花原子光谱仪

材质硬度

维氏硬度测试

维氏硬度计

结果

结果分析

/

 
       03.测试结果      
       3.1宏观形貌观察      

       对摆臂断裂端断口进行宏观观察，发现摆臂断口断面(A区域)左侧锈蚀较右侧（C区域）严重，说明左侧先发生断裂；A区域断面呈放射状发散，且汇聚处表面电泳层不平整，疑似裂纹源；B区域表面锈蚀且磨损严重；C区域表面锈蚀较轻，疑似终断区。


      3.2微观形貌观察
      1.摆臂断口A区域存在两处台阶，位置1可观察到从边界向内延伸的微裂纹；位置2表面存在明显的表面缺口缺陷；位置3可观察到明显的撕裂韧窝，为韧性断裂。A区域1、2位置为裂纹源。     
      2.摆臂断口B区域是韧性断裂，为裂纹扩展区；C区域为最终断裂区。





      3.3截面切片观察及成份分析     
      1.断裂件基体未观察到明显夹杂或气孔异常；     
      2.摆臂裂纹源区域基材表面存在豁口缺陷且较不平整，易受力集中，OK位置基材表面较为平整；    


      3.摆臂裂纹源处与基体金相组织无明显差异，均为铁素体+珠光体；      

      4.裂纹源A区域电泳漆层完好，漆层下存在铁锈。说明基材在电泳前已产生腐蚀坑，该位置处在弯曲圆弧处，更易萌生初始裂纹。



      3.4化学成份测试      
       参照Q-BQB 310-2019标准，摆臂基材符合SPFH540规格要求。


       3.5 维氏硬度测试      
       所给硬度值均为3点测量结果之平均值，裂纹源与芯部硬度无明显差异。



       04.分析讨论
      1.断裂摆臂裂纹源位于A区圆弧位置外表面缺陷处；     
      2.摆臂断面可观察到明显韧窝，整体呈韧性断裂；      
      3.裂纹源处表面电泳漆完整，内部基体表面存在明显腐蚀凹坑，推测为电泳前锈蚀；  
      4.摆臂基材硬度、金相、夹杂物、化学成分等均无明显异常。

       05.结论
       摆臂电泳漆下表面存在豁口缺陷（腐蚀凹坑），在外力作用下，该位置产生应力集中，易形成初始裂纹，进而不断扩展发生最终断裂。

       06.改善建议
       加强电泳前原材料的表面质量管控。 


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